Experimento
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Overview

Nesta experiência, pesa-se precisamente uma amostra de metal de magnésio, e depois aquece-se a amostra no ar. O metal de magnésio reage com o oxigénio (O2) do ar para formar o óxido de magnésio. Mg + O2 ® óxido de magnésio

Após a amostra de magnésio ter reagido completamente, determina-se a massa do produto de óxido de magnésio. A partir destas duas massas, calcula-se a composição percentual do óxido de magnésio.

Cálculos

Se os dados abaixo foram registados para esta experiência (ver Página 33, Secção I).

Nota que a experiência exige que se determine num pequeno copo a massa inicial de metal de magnésio tomada. A massa de magnésio registada para a página 33, secção I, parte (a) deve ser apenas a massa do próprio metal de magnésio (não incluindo a massa do copo em que foi feita a determinação da massa). A sua resposta deve estar entre 0,3 e 0,4 g (se tiver um número superior a este, está a incluir a massa do copo). As massas registadas na página 33 na secção I, parte (c) incluem a massa dos recipientes (a massa dos recipientes vazios é registada na secção I, parte (b)). Note-se que todas as massas devem ser determinadas com quatro casas decimais na balança electrónica: isto resulta normalmente em 6 algarismos significativos quando as massas dos recipientes são incluídas, o que prevê que as massas de magnésio e óxido de magnésio sejam determinadas com quatro algarismos significativos.

Página 33 Parte II

a. Massa do produto

A massa do produto a ser utilizada em todos os cálculos subsequentes baseia-se na massa final do cadinho/ copo e no conteúdo (depois de todos os aquecimentos terem sido completados) menos a massa do recipiente vazio (antes de o magnésio ter sido colocado no mesmo). Para os dados acima listados, calcular a massa do produto, depois clicar aqui para verificar a sua resposta.

b. Massa de Oxigénio Reagido

Desde que o produto da sua reacção deve ser óxido de magnésio puro (contendo magnésio e oxigénio), e que o material inicial tomado foi magnésio elementar puro, a massa de oxigénio reagido deve ser apenas a diferença entre estas duas massas. Utilizando os dados acima, calcule a massa de oxigénio reagiu com a amostra de magnésio recolhida, e depois clique aqui para verificar a sua resposta.

c. Toupeiras de magnésio reagiram

O número de toupeiras de magnésio reagiram com base na massa de magnésio tomada e na massa molar de magnésio (24,31 g por toupeira de Mg). Para os dados acima, calcular o número de toupeiras de magnésio reagidas, depois clicar aqui para verificar a sua resposta.

d. Toupeiras de oxigénio reagiram

O número de toupeiras de átomos de oxigénio contidas em 0,2270 g de oxigénio (calculado acima) é calculado utilizando a massa atómica de oxigénio (16,00 g por toupeira). Note-se que os átomos de oxigénio são encontrados em MgO individualmente….não como moléculas de O2. Calcule o número de moles de átomos de oxigénio contidos em 0,2270 g de oxigénio, depois clique aqui para verificar a sua resposta.

e. Proporção de átomos de moles Mg para átomos de moles O

A fórmula empírica representa a menor relação de número inteiro dos tipos de átomos de um composto. Numa base experimental, descobrimos que 0,01397 moles de magnésio se combinaram com 0,01419 moles de oxigénio. Isto significa que o número de átomos de oxigénio que se combinaram por átomo de magnésio é dado pela razão

f. Fórmula empírica (pequenos números inteiros)

Desde que não podemos ter “1.016” átomos de oxigénio, e visto que há erro experimental em qualquer tentativa, arredondamos esta proporção para o número inteiro um. Este composto contém um átomo de oxigénio para cada átomo de magnésio, e assim a fórmula empírica é simplesmente MgO.

g. % experimental Mg (por massa) no produto

A percentagem de magnésio (por massa) é baseada na massa de magnésio tomada e na massa do produto que resultou. Para os dados acima, calcular a percentagem de magnésio (por massa) determinada na experiência, depois clicar aqui para verificar a sua resposta.

h. Fórmula real de óxido de magnésio (baseada em números de oxidação)

Na “Oficina de Nomenclatura” praticou a escrita das fórmulas para compostos, e em muitos casos pôde utilizar a localização de um dado elemento representativo na Tabela Periódica para determinar a carga do íon que o elemento formaria em compostos. Uma vez que o magnésio é um elemento do Grupo 2A, ele forma +2 iões: Mg2+. Uma vez que o oxigénio é um elemento do Grupo 6A, ele forma -2 iões: O2-. Assim, com base nestas cargas, prevemos que a fórmula do óxido de magnésio deve ser MgO (um +2 iões combinados com um -2 iões).

i. Teórico % Mg por massa

Baseado na fórmula prevista de óxido de magnésio (parte h acima), podemos calcular a percentagem “teórica” por massa de magnésio no óxido de magnésio.

j. % erro em % magnésio

Isto compara o seu valor experimental para o %Mg com o %Mg teórico baseado na verdadeira fórmula . Se fez a sua experiência com muito cuidado, este número deve ser inferior a 1%. Para os dados acima

O sinal de menos no erro mostra que o meu resultado foi ligeiramente inferior ao valor verdadeiro.

Questões

Não podemos dar-lhe as respostas, mas aqui estão algumas “dicas úteis”.

1. Quando a pergunta diz oxigénio “elementar”, refere-se à forma sob a qual o oxigénio é encontrado na atmosfera.
2. Quando a pergunta diz nitrogénio “elementar”, refere-se à forma sob a qual o nitrogénio é encontrado na atmosfera.
3. Esta equação é escrita com base no que se fez nos passos 7 e 8 do procedimento (o que se acrescentou ao cadinho neste momento??) e nas informações dadas na própria pergunta.
4. Com este tipo de pergunta, considere a situação mais extrema. Suponha que tinha três amostras de 1.000 g de magnésio. Suponha que aquece uma amostra de magnésio em oxigénio puro para que seja completamente convertida em óxido de magnésio (sem se preocupar com a presença de nitreto de magnésio. O que é a % Mg neste produto? Suponha-se que aquece outra amostra de magnésio em azoto puro para a converter completamente em nitreto de magnésio. Qual seria a % de Mg neste produto? Suponha que aquece a terceira amostra em ar, que é uma mistura de magnésio e oxigénio, e verifica que o produto é maioritariamente óxido de magnésio, mas está contaminado com uma pequena quantidade de nitreto de magnésio?? Como se compararia a % Mg desta mistura de óxido de magnésio e nitreto de magnésio com a % MgO em MgO puro e a % Mg em Mg3N2 puro??